如图所示,导体棒ab的质量为m、电阻不计,放置在水平面内的金属导轨上,导轨间距为d,电阻不计,整个装置处在垂直于纸面向外的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度为B,电源的电动势为E,内阻为r.设导体棒与导轨的动摩擦因数为μ,要使导体棒静止在导轨上,变阻器阻值R应为多大?(设:导体棒受到的滑动摩擦力与最大静摩擦力相等)

问题描述:

如图所示,导体棒ab的质量为m、电阻不计,放置在水平面内的金属导轨上,导轨间距为d,电阻不计,整个装置处在垂直于纸面向外的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度为B,电源的电动势为E,内阻为r.设导体棒与导轨的动摩擦因数为μ,要使导体棒静止在导轨上,变阻器阻值R应为多大?(设:导体棒受到的滑动摩擦力与最大静摩擦力相等)

电路电流:I=

E
r+R

导体棒受到的安培力:F=BId=
BEd
r+R

导体棒静止,由平衡条件得:μmg=
BEd
r+R

解得:R=
BEd
μmg
-r;
答:要使导体棒静止在导轨上,变阻器阻值R应为:
BEd
μmg
-r.
答案解析:由欧姆定律求出电流,由安培力公式求出安培力,然后应用平衡条件求出滑动变阻器的阻值.
考试点:导体切割磁感线时的感应电动势.
知识点:本题考查了求滑动变阻器阻值,分析清楚电路结构、应用欧姆定律、安培力公式与平衡条件即可正确解题.